地质学家破纪录地对地壳的钻探揭示了地幔的秘密

就像蚊子钻进皮肤，享受内在丰富的盛宴一样，地质学家去年在地壳中挖了一根又长又窄的钻头，拔出了地质学的宝库。

结果是一个长圆柱体的岩石，称为岩心样本，测量破纪录长 1,268 米（4,160 英尺）。这个圆柱体由火成岩组成，这些火成岩在被称为蛇纹石化的过程中被海水化学改变，现在已经被分析并揭示了它的秘密。

这条从海洋深处提取的地球皮肤线是一个信息库，可以用来探测地球神秘的地幔，即将地壳与地核分开的固体火山岩层。

“我们发现了一段 1268 米长的蛇纹石化海洋地幔橄榄岩，”编写一个团队由英国卡迪夫大学的岩石学家和地球化学家约翰·利森伯格（Johan Lissenberg）领导。

“几乎连续的恢复提供了一个机会，可以获得上地幔的稳健和定量的岩性、矿物学、结构和蚀变清单。”

地球的地幔，对于我们这些地表爬行者来说，令人沮丧地遥不可及。在最薄的时候，地壳厚 6 公里（3.7 英里）。

我们确实拥有以下工具：向下钻取相当深从大陆表面——正如俄罗斯令人振奋的 12,262 米深的 Kola 钻孔所证明的那样——但大陆地壳厚了很多比海洋地壳。

我们也不太可能在短期内从海底到达地幔，但海洋地壳是目前获得使我们能够研究它的样本的最佳地点。在某些地方，构造活动将地幔物质搅动到地壳中，我们可以从那里获取它。

但是，正如你所想象的那样，在被火山活动加热的构造边界上钻一个深洞，说起来容易做起来难。之前的努力已经产生了一个深度不超过 200.8 米的孔——在钻探的材料中，只有 47% 被回收。

因此，利森伯格和他的同事们的工作非常特别。他们深入研究了大西洋下的一个地物，称为亚特兰蒂斯地块，一座巨大的山体，距海底约 4,267 米。大西洋中脊，两个构造板块之间的边界。该地块由地幔岩组成，称为橄榄岩，被认为是由地幔岩石在地壳中向上挤压而形成的。

“最初的计划是在200米左右钻一个浅孔，”特拉华大学的地质学家Kuan-Yu Lin说去年说，在钻探完成后。

“但令我们惊讶的是，这个洞越来越深，采收率极高，这在钻探这些类型的岩石时是前所未有的。科学党对我们所看到的情况感到震惊，同意改变计划，继续加深这个洞。

他们的洞名为U1601C洞，延伸了创纪录的1,268米，研究人员提取的甚至更好。他们设法回收了高达71%的核心样本。

该样本与地块本身一样，由以下部分组成橄榄岩，一种粗粒火成岩，几乎完全由橄榄石和辉石.

当海水被引入时，它与矿物质的相遇会引起一种称为蛇纹石化的反应，将暴露的橄榄石和辉石转化为蛇纹石矿物，产生可以被海底生命形式使用的碳氢化合物。但对地质学家来说，结果是解释岩石变得更加困难，就像试图阅读雨中留下的墨水一样。

有趣的是，研究人员发现，他们的核心样品已经变得非常蛇纹石化，即使是变化最小的橄榄岩，在整个样品长度上也发生了40%的转化，这表明海水渗透率相当高。尽管如此，主要的岩石成分比较浅的岩芯保存得更好，揭示了关于亚特兰蒂斯地块下方地幔的新信息。

研究人员发现辉石的含量比他们预期的要低得多，这可能是由于辉石在岩石被加热时溶解。研究人员发现，当岩浆向上挤压时，岩石从固体岩石中融化的运动与地幔上升流成斜角，这与熔体迁移模型。

最后，研究人员发现了一种名为辉长岩.这些辉长岩侵入体附近的橄榄岩显示出与暴露于热液环境有关的强烈变化，这在岩心样品的其他部分是看不到的，这表明辉长岩在迷人的失落之城热液田赋予生命的热液喷口的流体地球化学中发挥了意想不到的作用。

为了更好地了解塑造岩石的过程，我们将继续进行研究，但迄今为止的研究表明，钻孔有多么宝贵。

“在399探险期间获得的全面岩石记录为我们在理解海洋上地幔方面取得根本性进展提供了大量机会。研究人员写道.

“钻孔U1601C渗透到Lost City热液田的地下，为研究海洋岩石圈中生命的极限和范围提供了一个机会，并为未来对离轴热液系统的地质、化学和生物学实验提供了一个潜在的平台。”

该研究已发表在科学.

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